外源海藻糖对低温胁迫下玉米幼苗根系生长及生理特性的影响

以玉米品种"先玉335"为实验材料,采用盆栽培养方法,待幼苗长至三叶一心时进行根系浇注海藻糖处理,海藻糖浓度分别为3、6、9、12、15、18mmol?L^(-1),以清水为对照,在人工智能培养箱昼/夜温度14℃/5℃的低温条件下培养4d,分析低温胁迫下海藻糖对玉米幼苗根系生长、抗氧化酶活性、细胞膜稳定性及渗透调节物质含量的影响。结果显示:根系浇注海藻糖能促进低温胁迫下玉米幼苗根系生长,诱导细胞抗氧化酶活性增加,维持根系细胞膜结构和功能的稳定。与对照相比,12mmol?L^(-1)海藻糖处理的幼苗根长、根表面积和根鲜干重分别增加32.16%、15.87%、41.14%、58.33%;SOD和POD活性分别增加44.16%和62.17%;MDA含量和相对电导率分别降低50.23%和42.53%;脯氨酸和可溶性蛋白含量分别增加81.32%和87.21%。表明根系浇注适宜浓度海藻糖可有效提高玉米幼苗的抗低温能力,通过增强根系抗氧化酶活性,减轻膜损伤,进而缓解低温胁迫对幼苗生长的抑制,且12mmol?L^(-1)的海藻糖溶液根系处理效果最佳。

外源海藻糖对盐胁迫下玉米幼苗根系生长及生理特性的影响

为了探讨施加外源海藻糖对盐胁迫下玉米幼苗根系生长及生理特性的影响,以玉米品种郑单958为材料,采用水培法,利用1/2Hoagland营养液配制不同浓度海藻糖,分析150 mmol/L NaCl胁迫条件下玉米幼苗根系的变化。结果表明,盐胁迫下,玉米幼苗根系鲜质量、干质量、根总长度、根表面积以及根体积均显著下降,与对照相比,分别下降37.21%、35.71%、35.78%、34.33%和40.42%。不同浓度海藻糖处理后,幼苗根系生长量、相对含水量和根系活力显著提高,MDA含量、H_2O_2含量以及O_2^(·-)产生速率显著降低。其中以10 mmol/L藻糖处理效果最好。说明适宜浓度的海藻糖可以提高盐胁迫下玉米幼苗根系的抗盐性,缓解盐胁迫对玉米幼苗的伤害。

不同类型小黑麦产量形成的光合特性差异

为了明确不同类型小黑麦产量形成的光合特性,以加工型品种东农8809、饲用型品种东农5305和粮饲兼用型品种东农96026为材料,采用随机区组试验,探讨了不同类型小黑麦主要生育阶段叶绿素荧光参数、光合参数、叶绿素相对含量以及产量的差异。结果表明,加工型品种东农8809生育后期PSⅡ最大光化学效率下降幅度大,非光化学系数高,光能消耗大,籽粒产量形成受到限制;饲用型品种东农5303扬花前光合能力较强,生物产量潜力高,花后非光化学淬灭系数增加量大,花后叶绿素相对含量迅速下降,叶片衰老快;粮饲兼用型品种东农96026净光合速率高,开花后叶绿素相对含量降幅小,叶片衰老慢,光化学淬灭系数高,PSⅡ电子传递活性大,成熟期最大荧光产量和最大光化学效率大及籽粒产量潜力高。说明不同类型小黑麦光合特性不同,花后较强的光合能力是籽粒产量高的基础;对于粮饲兼用型小黑麦来说,较小的热耗散释放比例及较高的花后光合能力是其以大穗实现较高籽粒产量的途径。

外源ALA对低温胁迫下玉米幼苗根系生长及生理特性的影响

以玉米品种‘郑单958’为试验材料,采用盆栽试验,探究施加5-氨基乙酰丙酸(ALA)对低温胁迫(2、4、6、8 d)下玉米幼苗根系生长、抗氧化酶活性和渗透调节物质的影响。结果表明,低温胁迫处理显著降低幼苗茎叶和根系干鲜重,抑制根长、根表面积和根体积,提高超氧阴离子(O_2^(·-))产生速率、过氧化氢(H_2O_2)和丙二醛(MDA)含量,上调超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性并促进脯氨酸和可溶性蛋白合成。随低温胁迫时间延长,施加15 mg·L^(-1)ALA处理有效缓解低温胁迫对幼苗根系生长的抑制作用,提高SOD、POD和CAT活性,降低活性氧物质和丙二醛产生,促进脯氨酸和可溶性蛋白合成,缓解低温胁迫对玉米幼苗根系损伤。

海藻糖对盐胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响

本研究以玉米品种"郑单958"为材料,采用水培试验,探究了外源施加海藻糖对盐胁迫下玉米幼苗生物量、叶绿素含量、膜脂过氧化、抗氧化酶活性以及渗透调节物质等生长和生理特性的影响。结果表明,与对照处理比较,150mmol/L的盐胁迫显著降低了玉米幼苗地上部干鲜重、叶面积及叶绿素含量,丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)及可溶性蛋白含量增加、质膜相对透性增大,抗氧化酶活性下降。与盐胁迫处理比较,施加10mmol/L的海藻糖处理显著增加了盐胁迫下玉米幼苗的生物量和叶绿素含量,降低了MDA含量、Pro含量及质膜相对透性,提高了超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性,促进了可溶性蛋白含量的积累。上述结果表明外源施加海藻糖对盐胁迫下玉米幼苗生长具有一定的缓解作用,从而增强玉米幼苗对盐胁迫的抗性。

糜子/绿豆间作模式下施氮量对绿豆叶片光合特性及产量的影响

探讨施氮量对间作条件下绿豆叶片光合特性、氮素特征及产量的影响,以期为西北旱区糜子//绿豆间作模式的合理施氮提供理论依据。试验于2018-2019年在陕西榆林采用裂区设计,主处理设糜子间作绿豆(PM)、绿豆单作(SM)2种种植模式,副处理设0(N0)、45(N1)、90(N2)和135 kg hm^(-2)(N3)4个氮肥水平。结果表明,施氮处理下间作绿豆叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(T_(r))比不施氮平均增加10.5%~24.5%、15.2%~29.5%,提高了叶片光合特性;PSII最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、PSII实际光化学效率(ΦPSII)平均增加2.9%~7.8%、11.7%~28.4%,PSII非光化学淬灭系数(non-photochemical quenching coefficient,NPQ)降低10.3%~17.4%,叶片叶绿素荧光参数得到改善,对弱光的截获和利用能力提高,叶片PSII反应中心活性增强。单株叶面积、单位干质量叶片氮含量(N_(mass))和单位面积氮含量(N_(area))均随施氮量增加表现为先升高后降低的趋势;Chl a、Chl b含量增加,光合氮利用效率(photosynthetic N-use efficiency,PNUE)则比不施氮有所降低;不同施氮量均显著增加间作绿豆干物质积累量和荚数,百粒重2年平均分别比不施氮增加1.1%~6.9%,产量增加9.3%~19.7%。2年试验间作各处理土地当量比(land equivalent ratio,LER)为1.63~2.07,表现为间作产量优势。由此可知,施氮可改善间作绿豆叶片光合物质生产能力,延缓衰老,有效调节了光合系统对遮阴的适应性反应,且间作叶片光合性能对氮肥的响应要大于单作。糜子/绿豆间作模式LER大于1,可作为西北旱作农业区推广种植模式,在90 kg hm^(−2)施氮量下间作绿豆叶片光合特性表现最好,产量最高,LER最大,是其适宜施氮水平。

不同密度下越冬型黑麦产量形成的光合特性差异

为了探究寒地冬黑麦饲草群体产量形成的光合特性差异,以东农冬黑麦001为材料,采取完全随机设计,设置基本苗为225×10~4株·hm^(-2)(D_1)、275×10~4株·hm^(-2)(D_2)、325×10~4株·hm^(-2)(D_3)、375×10~4株·hm^(-2)(D_4)和425×10~4株·hm^(-2)(D_5)5个密度处理,对比分析各处理主要生育阶段叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数的动态变化过程以及产量的差异。结果表明,黑麦整体叶片叶绿素相对含量在抽穗期达到最大,显著高于其他生育时期,随着密度的增高,叶绿素相对含量减少,花后叶绿素含量SPAD值下降幅度随着密度的增大而增加;各密度黑麦叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度均在开花期达到最大,显著高于其他生育时期。随着密度的增大,光合参数逐渐减小、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))和光化学淬灭系数(qP)逐渐减小,而非光化学淬灭系数(qN)呈增大的趋势。研究得出,越冬型黑麦鲜草产量与干草产量在基本苗为275×10~4株·hm^(-2)时最大,随着密度的增加,黑麦生物产量逐渐降低。表明构建合理群体大小,获得较高花前光合生产能力,是获得寒地冬黑麦高产的基础。

种植密度对糜子不同生育时期饲料品质的影响

探讨糜子饲料营养价值,明确适宜种植密度和刈割时期对饲料品质的影响,为饲草糜子资源开发与利用提供参考。采用单因素随机区组试验设计,设5个种植密度,分别测定拔节期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期植株干物质产量,粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗灰分(Ash)、钙和磷的含量,并通过粗饲料品质评定指数饲料相对值(RFV)和粗饲料品质分级指数(GI)进行品质评定。结果表明,随种植密度增加,糜子干物质产量先增加后降低;同一种植密度下,拔节期CP和EE含量最高,CF含量最小,抽穗之后CF、NDF和ADF含量有所增加;成熟期150万株·hm-2处理下NDF和ADF含量均显著低于其他密度处理;Ash含量在拔节期和开花期随种植密度增加表现为升高-降低-升高的趋势,拔节期钙和磷表现为降低-升高-降低的趋势。综上所述,拔节期糜子营养品质表现最好,是高品质糜子饲草最佳的刈割时期,可进行多次刈割作为优质草粉加工原料或者直接饲喂,该时期120~150万株·hm-2密度处理营养品质和干物质产量表现相对较好;综合考虑产量与品质因素,成熟期150万株·hm-2处理下营养品质表现优于其他密度处理,饲料相对值和粗饲料品质分级指数分级均为2级,且可获得较高的干物质产量,是糜子干草饲料适宜种植密度。

脱落酸对低温胁迫下玉米幼苗生长和光合特性的影响

脱落酸(ABA)是作物生产中广泛应用的一种植物激素。探究ABA对低温胁迫下玉米幼苗光合特性的影响,为阐明低温胁迫下玉米幼苗叶片光合结构的防御保护机制提供理论依据。以玉米品种"久龙5号"为试验材料,采用盆栽试验,探讨了低温胁迫0、2、4、6、8d下不同浓度脱落酸对玉米幼苗生长及光合特性的影响。结果表明,低温胁迫显著抑制玉米幼苗的正常生长,导致SPAD值下降,叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、PSⅡ光化学最大效率(F_v/F_m)和潜在光化学效率(F_v/F_o)水平下降,初始荧光(F_o)显著升高。外源喷施适当浓度的ABA能够显著缓解由低温胁迫导致的玉米叶片P_n、T_r和G_s下降幅度,提高F_v/F_m和F_v/F_o,降低F_o水平。由此可见,外源施加适当浓度的ABA能提高幼苗叶片的光合能力,提高PSⅡ反应中心活性,促进物质积累,提高玉米幼苗的耐冷性。同时,外源施加ABA存在一定的浓度效应,即"低促高抑"。本研究所设计浓度范围中15mg/L ABA浓度对光合抑制缓解效果最显著。

低温胁迫下玉米幼苗根系受外源海藻糖调控的生理表现

为了探究海藻糖对增强玉米幼苗抗低温能力的生理表现,以玉米"先玉335"为试验材料,采用盆栽试验,分析12 mmol·L-1外源海藻糖对低温胁迫不同时间(0、2、4、6和8d)下玉米幼苗根系生物量、抗氧化酶活性及渗透调节物质的影响。结果表明:低温胁迫显著抑制玉米幼苗根系生长及干物质累积,诱导抗氧化酶活性增加,破坏细胞渗透调节水平;低温胁迫后应用外源海藻糖,玉米幼苗根系根表面积、根长及鲜干重显著增加,根系内SOD、POD和CAT活性呈现先升高后降低趋势,MDA含量及相对电导率在玉米幼苗根系内显著降低,脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量也呈现先升高后降低趋势;在低温胁迫第6天时,T+L处理的根系根表面积、根长及鲜干重分别较CK+L增加了18.25%、4.73%、2.48%和21.43%;T+L处理后根系内SOD、POD和CAT活性分别较CK+L处理提升17.26%、23.79%和30.78%;T+L处理后根系内MDA含量和相对电导率值分别较CK+L处理降低45.13%和63.25%;T+L处理后的脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量在低温胁迫第6天时最高,与CK+L处理相比差异显著,且分别较CK+L高出2.93、0.51和2.58倍。可见,海藻糖能够调控低温胁迫下玉米幼苗根系生理水平,提高玉米幼苗抗逆能力,促进玉米根系生长及生物量增加,海藻糖对作物生长的生理调控能力与低温存在协同作用,在低温环境下,海藻糖对作物体内抗氧化系统酶活表达及渗透物质的积累有显著提升效果。

GA3处理对低温胁迫条件下玉米种子呼吸代谢的影响

以低温敏感型的"丰禾1号"和耐低温型的"郑单958"两个玉米品种为实验材料,采用GA3浸种的处理方式("丰禾1号"为20 mg·L-1、"郑单958"为5 mg·L-1),探究了GA3对低温胁迫条件下玉米种子萌发过程中种胚中可溶性糖和可溶性蛋白含量及淀粉酶活性和呼吸途径关键酶活性的影响。结果表明:低温胁迫条件下,GA3浸种处理显著提升了玉米种胚中可溶性糖含量及可溶性蛋白的积累,增强了低温胁迫下细胞的渗透势;α-淀粉酶、β-淀粉酶和总淀粉酶活性显著提高;提高了苹果酸脱氢酶(MDH)、丙酮酸激酶(PK)、联合酶(G-6-PDH和6-PGDH)的活性,提高了糖酵解(EMP)、三羧酸循环(TCA)、磷酸戊糖途径(PPP)途径的运转效率,保证了细胞的物质代谢和能量供应;GA3浸种处理可以显著提高种子对低温的抵抗能力,从而在低温胁迫条件下促进其萌发。